В.С. Верба1, В.И. Меркулов2, В.С. Чернов3

1–3 АО «Концерн радиостроения «Вега» (Москва, Россия)

Постановка проблемы. При применении летательных аппаратов (ЛА) могут возникнуть ситуации, когда в бортовой радиолокационной системе (БРЛС) невозможно осуществить разрешение сигналов воздушных объектов в каналах измерения дальности, скорости и угловых координат. В этих ситуациях целесообразно использование в БРЛС процедур углового оценивания со сверхразрешением. К настоящему времени существуют различные методы и алгоритмы углового оценивания со сверхразрешением, каждый из которых обладает своими достоинствами и недостатками и может быть использован в конкретных условиях применения БРЛС. Однако в доступной научно-технической литературе отсутствуют сведения о применяемых в БРЛС алгоритмах углового оценивания со сверхразрешением.

Поэтому при создании угломерных устройств перспективных БРЛС целесообразно использовать имеющуюся информацию по методам и соответствующим алгоритмам углового оценивания со сверхразрешением. В то же время при анализе возможностей их практического применения должны быть учтены конструктивные особенности построения антенных систем БРЛС, в которых для уменьшения количества каналов обработки высокочастотных сигналов антенные элементы объединяются в подрешетки. Данное обстоятельство может существенно повлиять на качество и эффективность функционирования угломерных каналов в подобных БРЛС при использовании алгоритмов, разработанных применительно к обработке в них выходных сигналов антенных элементов.

Цель. Провести систематизацию и анализ разработанных методов и алгоритмов углового оценивания со сверхразрешением, сведения о которых могут быть использованы при разработке перспективных БРЛС летательных аппаратов.

Результаты. Дана классификация методов углового оценивания со сверхразрешением. Приведены обобщенные сведения об известных двумерных методах и алгоритмах углового оценивания со сверхразрешением. Указаны особенности построения антенных решеток в БРЛС летательных аппаратов.

Практическая значимость. Представленные данные о методах и алгоритмах двумерного углового оценивания со сверхразрешением и их возможностях могут быть использованы при разработке угломерных каналов БРЛС, обеспечивающих их эффективное функционирование в сложных условиях применения БРЛС. 

Верба В.С., Меркулов В.И., Чернов В.С. Методы и алгоритмы углового оценивания со сверхразрешением для авиационных бортовых радиолокационных систем // Успехи современной радиоэлектроники. 2021. T. 75. № 11. С. 27–42. DOI: https://doi.org/10.18127/ j20700784-202111-04

1. Меркулов В.И., Дрогалин В.В., Чернов В.С. и др. Защита радиолокационных систем от помех. Состояние и тенденции развития / Под ред. А.И. Канащенкова и М.В. Меркулова. М.: Радиотехника. 2003. 416 с.
2. Дрогалин В.В., Меркулов В.И., Чернов В.С. и др. Алгоритмы оценивания угловых координат источников излучения, основанные на методах спектрального анализа // Зарубежная радиоэлектроника. 1998. № 2. С. 3–17. 
3. Коробков М.А., Петров А.С. Методы и алгоритмы пеленга источников радиоизлучения // Электромагнитные волны и электронные системы. 2015. Т. 20. № 4. С. 3–32.
4. Петров А.С., Шауэрман А.К. Спектральные способы оценивания направления источников сигналов в адаптивных АР // Вестник Сибирского ГУТИ. 2011. № 2. С. 53–62.
5. Косяков В.М., Свиридов М.А. Сравнительная оценка методов спектрального анализа по совокупности показателей эффективности // Электромагнитные волны и электронные системы. 2013. Т. 18. № 4. С. 23–27.
6. Сычев М.И. Оценивание числа близко расположенных источников излучения по пространственно-временной выборке // Радиотехника и электроника. 1992. Т. 37. № 10. С. 1807–1815. 
7. Габриэльян Д.Д., Лысенко А.В. Особенности формирования пеленгационного рельефа плоской антенной решеткой при использовании методов сверхразрешения // Успехи современной радиоэлектроники. 2013. Т. 67. № 8. С. 88–93.
8. Sendar O.A. High-Resolution-of-Arrival Estimation via Concentric Circular Arrays // ISRN Signal Processing. Vol. 2013 (3). Article ID 859590. 8 pages. 
9. Грешилов П.А., Лебедев А.П., Плохута П.А. Многосигнальная пеленгация источников радиоизлучения на одной частоте как некорректная задача // Успехи современной радиоэлектроники. 2008. № 3. С. 30–46.
10. Сафонова А.В. Эффективность алгоритмов оценивания угловых координат источника радиосигнала при различных методах обработки входных реализаций // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2015. № 2. С. 54–60.
11. Сафонова А.В. Эффективные алгоритмы оценивания угловых координат источников излучения. Диссертация. Рязанский государственный радиотехнический университет. 2016. 113 с. 
12. Макаров Е.С. Анализ углового сверхразрешения источников электромагнитного поля в многоканальных системах с малой апертурой. Диссертация. Воронежский государственный технический университет. 2009. 167 с.
13. Нечаев Ю.Б., Макаров Е.С. Повышение точности пеленгации при использовании сверхразрешающих алгоритмов обработки // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2008. Т. 4. № 4. С. 59–62.
14. Акопян И.Г., Вексин С.И., Чистополов Г.В. Сравнительная оценка методов сверхразрешения, применяемых в радиолокационных головках самонаведения // Доклад на юбилейной научно-технической конференции «Авиационные системы 21 века». ФГУП ГосНИИАС. 2006. С. 189–199.
15. Сергеев Е.Б., Шароборов А.Д., Липкин Л.М., Шадрин В.Д. Исследование эффективности применения алгоритма пространственно-временного оценивания (Prony) при наведении ракет с АРГС на низколетящую цель и цель, ставящую когерентную помеху // Доклад на юбилейной научно-технической конференции «Авиационные системы 21 века». ФГУП ГосНИИАС. 2006. С. 210–215.
16. Сычев М.И. Оценивание угловых координат близко расположенных источников излучения по пространственно-временной выборке // Радиоэлектроника. 1991. № 5. С. 33–39.
17. Сычев М.И. Пространственно-временное оценивание угловых координат близко расположенных угловых координат источников излучения // Радиотехника и электроника. 1990. Т. 35. № 7. С. 1504–1513. 
18. Карташов В.М., Корытцев И.В., Олейников и др. Алгоритмы пеленгации беспилотных летательных аппаратов по их акустическому излучению // Радиотехника. Харьковский национальный университет радиоэлектроники. 2019. Вып. 196. С. 22–31. 
19. Лаговский Б.А., Самохин А.Б., Самохина А.С. Формирование изображений радиолокационных целей со сверхразрешением алгебраическими методами // Успехи современной радиоэлектроники. 2014. № 8. С. 23–27.
20. Лаговский Б.А., Чикина А.Г. Регрессионные методы получения сверхразрешения для групповой цели // Успехи современной радиоэлектроники. 2020. Т. 74. № 1. С. 69–76.
21. Лаговский Б.А., Шумов И.Ю. Восстановление двумерных изображений источников излучения со сверхразрешением // Антенны. 2013. № 4. С. 60–65.
22. Лаговский Б.А. Восстановление изображения групповой цели цифровой антенной решеткой // Антенны. 2011. № 2 (165).  С. 40–46.
23. Чистяков В.А. Сравнительный анализ разрешающей способности методов сверхразрешения MVDR и MUSIC // Молодой ученый. 2020. № 16 (306). С. 165–168. 
24. Сухов И.А., Акимов В.П. Применение алгоритмов «сверхразрешения» к радиопеленгаторной антенной решетке из направленных элементов // Научно технические ведомости СПбГПУ. Сер.: Информатика. Телекоммуникация. Управление. 2013. № 4 (175). С. 41–46.
25. Шевченко М.Е., Малышев В.Н., Файзуллина Д.Н. Пеленгование источников радиоизлучения в широкой полосе частот с использованием концентрических антенных элементов // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 2018. № 6. С. 30–30.
26. Нечаев Ю.Б., Пешков И.В., Аальмуттар Атхеер Ю.О., Аль Хафаджи Сарманд К.Д. Оценка вероятности появления ложных пиков кольцевых и концентрических антенных решеток при радиопеленгации со сверхразрешением // Вестник ВГУ. Серия: Системный анализ и информационные технологии. 2016. № 2. С. 16–23.
27. Coates A. Learning Feature Representations with K-means / A. Coates A.Y. Ng. Stanford University. 2012. 
28. Сычев М.И. Оценивание числа и угловых координат близко расположенных источников излучения по пространственновременной выборке // Радиотехника. 2009. № 12. С. 64–73.
29. Сычев М.И. Оценивание числа и угловых координат близко расположенных источников излучения по выборке на выходе АР с нерегулярной структурой // Информационно-измерительные и управляющие устройства. 2011. № 2. С. 21–29.
30. Коробков М.А. Комбинированный алгоритм APP / Кейпона для пеленга множественных целей с помощью однородной кольцевой антенной решетки // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2015. № 2. С. 28–33.
31. Порсев В.И., Гелесев А.И., Красько А.Г. Угловое сверхразрешение с использованием «виртуальных» антенных решеток // Вестник Концерна ВКО «Алмаз-Антей». 2019. № 4. С. 24–34.
32. Лаговский Б.А. Угловое сверхразрешение в двумерных задачах радиолокации // Радиотехника и электроника. 2021. № 9.  С. 853–858.